双金属复合管斜轧扩径过程有限元模拟

发布时间：2017-04-13 10:20

  本文关键词：双金属复合管斜轧扩径过程有限元模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：冶金复合双金属无缝钢管是通过内外层金属的原子或分子在界面处相互发生扩散而形成的冶金结合无缝管,界面实现了完全的冶金结合。由于其自身材料的耐腐耐磨及耐热等特性,冶金复合双金属复合无缝管已经广泛应用于陆地石油天然气输送及开采、海洋油气输送管道及耐磨输送管等特殊领域。目前,冶金复合双金属无缝钢管生产技术的研究,主要集中在离心铸造法、爆炸焊接法及中频感应加热钎焊法。采用斜轧扩径工艺能够将空心双金属管坯一次扩径成形为合格的热轧双金属成品管,具有流程短、金属消耗少、变形量大等优点,并且可以应用于多种材质。本文通过有限元方法模拟空心双金属管坯的斜轧扩径过程,研究不同的送进角和辗轧角对于空心双金属管坯径向材料变形均匀性的影响,研究双金属复合管坯在斜轧扩径变形各阶段的轧制力、等效塑性应变、温度场及层间应力分布。结果表明在稳定扩径阶段的扩径区轧制力最大值出现,该阶段是空心双金属复合管坯内外层材料最易发生缺陷的区域;工件内部的高温有利于内外层材料在界面处的协调变形;空心双金属管坯径向材料变形不均匀性随着轧辊送进角的增大而减小,随着辗轧角的增大而增大。采用空心双金属管坯斜轧扩径试验金相照片显示双金属复合无缝钢管界面冶金结合良好,根据XRD确定了双金属管的物相组成,结果表明双金属管坯斜轧扩径模拟工艺可行。通过有限元模拟分析得出的成形规律,对于空心双金属管坯斜轧扩径技术研究具有重要的理论与实践价值。
【关键词】：空心双金属管坯 斜轧扩径 冶金复合 有限元模拟 界面
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG335
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-12
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外研究现状分析9-10
• 1.2.1 国内生产技术现状9-10
• 1.2.2 国外生产现状10
• 1.2.3 无缝钢管生产时主要存在的问题10
• 1.3 研究的意义10-11
• 1.4 论文的研究内容及其方法11-12
• 1.4.1 论文的研究内容11
• 1.4.2 研究方法11-12
• 第二章 双金属轧制理论12-16
• 2.1 现代轧制理论12
• 2.2 双金属轧制的界面结合机制12-13
• 2.3 双金属界面处的摩擦作用机制13
• 2.4 双金属轧制连接的主要影响因素13-14
• 2.5 本章小结14-16
• 第三章 空心双金属管坯斜轧扩径理论基础16-27
• 3.1 数学模型的假设条件16
• 3.2 斜轧扩径过程的运动学特征16-20
• 3.2.1 轧辊的运动速度16-17
• 3.2.2 轧件的运动速度17
• 3.2.3 变形区内轧件的滑移17-20
• 3.3 斜轧扩径过程力能参数计算20-25
• 3.3.1 轧制压力计算20-21
• 3.3.2 接触面积的计算21-24
• 3.3.3 平均单位压力的计算24-25
• 3.3.4 顶头轴向力的确定25
• 3.4 本章小结25-27
• 第四章 双金属管斜轧扩径过程有限元模拟27-40
• 4.1 斜轧扩径过程有限元模型的建立27-28
• 4.1.1 建立曼内斯曼式扩径机几何模型27
• 4.1.2 有限元模型参数设置27-28
• 4.2 斜轧扩径过程模拟结果分析28-35
• 4.2.1 斜轧扩径过程分析28-30
• 4.2.2 斜轧扩径变形分区示意30
• 4.2.3 双金属复合管稳定扩径阶段等效塑形应变分布30-32
• 4.2.4 稳定扩径阶段温度场分布32-33
• 4.2.5 层间应力分布33-35
• 4.3 工艺参数对于斜轧扩径过程的影响规律35-39
• 4.3.1 送进角对界面协调变形的影响规律35-37
• 4.3.2 辗轧角对界面协调变形的影响规律37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第五章 双金属复合管组织40-46
• 5.1 双金属复合无缝钢管金相组织分析40-43
• 5.2 双金属复合无缝钢管XRD分析43-45
• 5.3 本章小结45-46
• 第六章 结论与展望46-47
• 6.1 结果与讨论46
• 6.2 未来工作展望46-47
• 参考文献47-50
• 发表论文和科研情况说明50-51
• 致谢51-52

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本文编号：303365